低成本大规模并网储能电池将研成-北极星电源网

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能源公用事业公司在越来越多地寻找一些电池，以有助于稳定电网。因为可以快速存储，提供充电，这些电池就可以消除供需波动，有助于纳入多变的电力来源，如风能和太阳能。然而，现有的电池技术不是过于昂贵，就是不能使用足够的充电周期，难以实用。

现在，斯坦福大学(Stanford University)的研究人员已经演示了一种高效新型纳米材料的电池电极，持续40000个充电周期，不会明显丧失电荷存储容量。这项工作的领导是崔毅(Yi Cui)，他是斯坦福大学材料科学与工程教授。崔毅说，这种电极是第一步，可制成新型低成本电池，适于存储大量电网电力。

电池测试：浸入硝酸钾电解液的电极，制备时采用铜和铁为基础的纳米材料，可带来低成本电池，用于并网储电。

崔毅的新电池化学反应，使用廉价丰富的材料。它依靠锂离子电池中使用的相同原理，在电极之间移动钠或钾离子，进行充电和放电，但它做得更便宜。“要并网储电，电池就要很大，而且，使用钠和钾很有吸引力，因为它们是如此丰富而廉价，”崔毅说。这些电池将使用水性电解液，更便宜也更容易使用，胜过锂离子电池使用的有机溶剂型电解质。

这种新的电极在一篇论文中做了说明，论文今天在线发表在《自然•通讯》杂志，这种新电极也以常用材料为基础。研究人员首先要采用普鲁士蓝(Prussian Blue)颜料，就是一种铁和氰化物(cyanide)。他们用铜代替一半的铁，用所产生的化合物制成结晶纳米粒子，再把这些粒子涂到布状碳基质上。然后，他们把这种电极沉浸在硝酸钾(potassium nitrate)电解质溶液中。

这种电极在4万次充电周期后，可保持83%的充电容量，相比之下，铅酸蓄电池(lead-acid batteries)只能使用几百个周期，而锂离子电池通常使用1000次。这种电极也呈现出99%的能量效率。“你希望，充电时输入的电压和放电时输出的电压相同，”崔毅说。“对比其他任何电池材料，这绝对是最好的。”

杰伊•惠特克(Jay Whitacre)是卡内基-梅隆大学(Carnegie Mellon University)材料科学与工程教授，也是钠离子电池新创公司阿奎恩能源公司(Aquion Energy)的创始人，这家公司在匹兹堡(Pittsburgh)，他说，这种电极表现出良好的循环寿命，但指出，它们的充电容量是比较低的：每克材料60毫安时，相比之下，阿奎恩公司的锰氧化物(manganese oxide)阴极达100毫安时。此外，他说，“它是基于铜，现在，这实际上是相当昂贵的。”

然而，大规模并网储电最重要的指标，是每次循环能量的单价，唐纳德•沙德维(Donald Sadoway)说，他是麻省理工学院(MIT)材料科学与工程教授。在这方面，这种新材料具有数万次周期，比其他电池都有优势。“最后，就归结到成本，”他说。“如果它们能提供这样的性能，成本大大低于钠硫(sodium-sulfur)，那它们就成为优胜者了。”

除了成本和循环寿命之外，“往返能源效率对于电网储能也非常重要，这样，充电过程中就不会浪费能量，”克里斯托弗•约翰逊(christopher Johnson)说，他是阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)电池研究员。虽然不知道新电极的成本，但是，它的效率和循环寿命“令人印象深刻，”他说。研究人员还需要演示一种完整的电池单元，要有两个电极，但这可能会改变这些数字，约翰逊补充说。

迄今制成的电极都是用作阴极。崔毅说，他的小组正在调整这种材料的化学反应，以制备一种阳极，他们也在研制原型电池。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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